深水承臺鋼吊箱圍堰設(shè)計與施工技術(shù)

李靜

安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 安徽淮南 232001

1 工程概況

八盤峽黃河特大橋所在河段水面寬闊，橋下河面寬約284米，河槽水深最深處約13米。大橋起訖樁號為DK37+308.272-DK38+640.372，全橋長1332.1m，墩臺總計35個。9#、10#墩臺位于水下，設(shè)計水位為1578.01，其中9#墩承臺頂標高1577.569，10#墩承臺頂標高1577.569。

2 鋼吊箱設(shè)計

水中9#、10#墩承臺尺寸都為21.8×12.4×4m，共有15個樁徑為1.8m鉆孔樁。考慮到加工尺寸可能存在誤差以及后期受力材料會產(chǎn)生變形等，這些因素會影響結(jié)構(gòu)尺寸，所以圍堰平面尺寸相對承臺尺寸各邊向四周外擴5cm，為21.9m×12.5m。

鋼吊箱圍堰由工字鋼上橫梁、精扎螺紋鋼吊桿、鋼側(cè)模、鋼底模、工字鋼下托梁組成[1]。

側(cè)板：鋼吊箱的側(cè)模一共分三種種類，側(cè)板在別處加工完成后運入施工現(xiàn)場，然后進行現(xiàn)場拼裝組成。制造時注意分塊順序及對稱關(guān)系。

面板：鋼吊箱面板是6mm厚鋼板，高度均為5706mm。

橫肋：側(cè)板橫向小型支撐肋采用L75×45×5mm不等邊角鋼，間距為40（50）㎝，導(dǎo)梁采用I40a工字鋼，距離吊箱頂部0.5m，3.0m處各設(shè)置一道。

豎肋：上部側(cè)板采用300×200mmT型鋼做豎肋，間距為65㎝。

內(nèi)支撐：鋼套箱共設(shè)置2層內(nèi)支撐，位置對應(yīng)兩道導(dǎo)梁位置處。

底板：底板一共分為3塊，底部的分配梁在底承重梁處斷開，運到現(xiàn)場后組拼焊接后進行安裝，塊與塊間分配梁均采用焊接形式，底板面板間采用連續(xù)焊，面板與底分配梁每10㎝焊接2㎝[2]。

懸吊系統(tǒng)：由橫橋向護筒上設(shè)置2組2I36a工字鋼吊點橫梁，12根Ф32高強精軋螺紋鋼筋吊桿組成。各部分布置如圖1所示。

圖1 鋼吊箱吊掛系統(tǒng)布置圖

3 鋼吊箱施工工藝

3.1 施工流程

吊箱底板、側(cè)板工廠加工→牛腿、底承重梁的安裝→底板拼裝焊接→上承重梁、吊桿安裝→安裝側(cè)板并安裝連通管→安裝圍囹→提起套箱，割除牛腿→下放吊箱到設(shè)計標高→調(diào)整吊箱平面位置及各吊桿受力，固定→澆注封底混凝土→拆除懸吊系統(tǒng)→封堵吊桿孔隙及連通孔→澆注承臺混凝土→拆除鋼吊箱側(cè)板，鋼吊箱施工結(jié)束

3.2 鋼吊箱制作和下沉安裝

鋼吊箱的加工量主要為底模及側(cè)模，該工作由專業(yè)隊伍進行加工，而上橫梁、下托梁及吊桿等多以標準的型鋼或構(gòu)件為主，在現(xiàn)場由加工班自行加工制作，標準構(gòu)件購買成品。

在護筒上架起橫梁，按吊點安放精軋螺紋鋼，提起鋼吊箱，割掉底板牛腿，將整個鋼吊箱下放到設(shè)計標高位置，旋轉(zhuǎn)精軋螺紋鋼的螺帽，保持各吊點平穩(wěn)均衡的下沉。

吊箱圍堰下沉安裝后的允許偏差為：

①標高：±15mm。

②模板內(nèi)部尺寸：±30mm，兩對角線的差異±1%。

③軸線偏位：±15mm。

④傾斜度：小于0.3%H，因為0.3%×4000mm=12mm，所以小于12mm。

3.3 鋼吊箱圍堰封底混凝土的灌注

（1）體系轉(zhuǎn)換。封底混凝土高1.0米，分兩次澆筑。在澆筑完第一層0.7m混凝土并抽水完畢后，在護筒內(nèi)焊接橫、豎向型鋼。在進行剩余0.3m封底混凝土澆筑，并將型鋼埋入其中，然后將護筒上的懸吊系統(tǒng)以及護筒拆除，完成體系轉(zhuǎn)換。

（2）導(dǎo)管布置。封底混凝土施工是鋼吊箱圍堰施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能否一次封住，直接決定了鋼吊箱圍堰的成敗。按照灌注水下混凝土的方法用多根導(dǎo)管施工，導(dǎo)管選用直徑為φ300mm的標準剛性導(dǎo)管,導(dǎo)管底口距底板25cm，導(dǎo)管長度按8m考慮，灌注半徑約為3m[3]。

（3）封底混凝土灌注。封底混凝土灌注采用逐根筑堆、及時補料的原則，首灌封底采用拔塞工藝，灌注順序先周圍導(dǎo)管，再中部導(dǎo)管[4]。澆筑時按橫縱向各距離1.5m布置數(shù)個測點，當(dāng)測點附近導(dǎo)管所出混凝土的頂面接近控制標高時，測量頻率變快，然后根據(jù)測量值對各導(dǎo)管混凝土灌注量進行調(diào)整，最終使封底混凝土達到均勻、平整的效果。

3.4 鋼吊箱施工作業(yè)要求

①吊裝吊箱鋼圍堰作業(yè)，施工單位、船舶及人員較多，指定專人指揮，嚴禁多頭指揮。②吊裝吊箱鋼圍堰之前，認真檢查機具、索具等是否處于適吊狀態(tài)，并符合要求，簽證認可之后方可起吊。③鋼吊箱圍堰不影響船舶往來，所以吊裝期間應(yīng)加強安全管控，要求警戒船現(xiàn)場警戒，制定措施指揮來往船舶慢速通過。④嚴格遵守有關(guān)起重操作規(guī)范。⑤現(xiàn)場總指揮與吊船總指揮經(jīng)常在一起，與其它各分項工作的負責(zé)人用對講機通訊聯(lián)系及進行協(xié)調(diào)指揮。

4 結(jié)語

新建蘭新鐵路第二雙線八盤峽黃河特大橋的9#、10#墩承臺采用鋼吊箱圍堰加水下封底混凝土的方案進行施工,為承臺施工提供無水的干燥施工環(huán)境,由于鋼吊箱圍堰的特點，使施工工期縮短、施工難度減小、混凝土用量變少，節(jié)約了資金。